超燃沖壓發動機燃燒模態分類技術研究.pdf

1、高超音速飛行器是二十一世紀世界航空航天領域發展的重點，是繼隱身技術之后軍事領域內最重要的進展。高超音速飛行器的動力裝置——超音速燃燒沖壓發動機的研究已成為當前各軍事強國研究的熱點。而飛行試驗因其費用昂貴只能做最后的驗證手段.隨著計算機技術的發展和數值計算方法的進步，計算流體力學CFD在發動機的燃燒化學非平衡流場的數值計算研究方面得到了廣泛的應用，并逐漸成為發動機設計和流動分析的一種經濟、有效的手段。數值計算可以在相對較短的時間內完成氣動

2、參數的分析研究，提供流場的詳細特征，彌補風洞試驗及測量的局限性，為不斷改進發動機的構型設計提供依據。
　　首先，建立了流場數值模擬仿真的平臺。詳細地介紹了燃燒室的數值模擬方法，采用有限速率化學動力模型、k-ε湍流模型，數值模擬了超音速燃燒室流場和燃燒性能。利用該方法對三種典型燃燒室進行了數值模擬，進行了數值精確性分析，并與試驗數據進行了對比驗證,通過與實驗數據進行對比，證明數值計算中所采用的模型和計算結果是正確的。對燃燒室進行了數

3、值模擬，分析了來流馬赫數變化對燃燒室內部流場結構的影響，為后續開展對象特性及燃燒模式分類打下基礎。
　　其次，對不同來流條件，各種噴油方式的飛行條件下的燃燒室進行了大量的數值模擬，用一維方法處理計算數據，通過壁面靜壓數據得出流場各種參數和性能：總壓損失系數以及燃燒效率。對于超燃沖壓發動機來說，模態轉換至關重要。油氣當量比由少增多時，隨著油氣當量比的增加，燃燒由超燃沖壓轉換到亞燃沖壓模態。結構中的火焰穩燃器實現了穩定火焰的作用。

4、r>　　然后，雙模態沖壓發動機滿足飛行器由超聲速到高超聲速的寬廣速度范圍要求。通過熱力調節來實現燃燒室多模態燃燒以適應超燃沖壓發動機在寬馬赫數下飛行，因此判定模態的類別顯得尤為重要。本文通過對燃燒室改變不同來流條件以及噴油條件進行了二維穩態數值模擬，分析了燃燒室內流場的參數特性，并根據壁面壓力分布分析了燃燒室多種燃燒模態。利用支持向量機方法對燃燒室多種不同模態進行特征選擇及模式分類，得到了不同模態之間的分類準則。對分類準則的內在物理機制